La mole
Exercices
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La mole Exercices |
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1)- Exercice 03 page 26 : Calculer un nombre de molécules :
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Calculer un nombre de
molécules : Une goutte d’eau contient une quantité de matière n = 2,1 × 10–3 mol d’eau.
-
Exprimer puis calculer le nombre de
molécules d’eau contenues dans la goutte.
-
NA = 6,02
× 1023 mol–1 |
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Calculer un nombre de molécules
-
La quantité de matière
n est la grandeur utilisée pour dénombrer les entités (atomes, molécules, ions, …)
-
Elle s’exprime en mol.
-
Relations :
-
Nombre
N de molécules contenues
dans la goutte : - N = n . NA
-
N = 2,1 × 10–3
× 6,02 × 1023
-
N ≈ 1,26
× 1021
molécules
-
N ≈ 1,3
× 1021
molécules |
2)- Exercice 16 page 26 : Élaborer un protocole de dilution :
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Élaborer un protocole de dilution : On prépare 100,0 mL d’une solution de concentration en cuivre (II) Cf = 4,0 × 10–4 mol . L–1 partir d’une solution de concentration en ions cuivre (II) Cm = 1,6 × 10–3 mol . L–1.
-
Élaborer le protocole expérimental de
cette dilution en choisissant, dans la liste ci-dessous, le matériel adapté.
-
Matériel disponible :
-
Pipettes jaugées : 10,0 ; 20,0 25,0
mL
-
Fioles jaugées : 50,0 : 100,0 ;
150 mL |
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Élaborer un protocole de dilution :
-
Données :
-
Solution mère :
-
Cm = 1,6 × 10–3
mol . L–1
-
Vm = ?
-
Solution fille :
-
Cf = 4,0 × 10–4
mol . L–1
-
Vf = 100 mL
-
Dans un premier temps, on va déterminer
la valeur du volume de solution mère à prélever :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère et dans la solution fille.
-
Il y a conservation de la quantité de
matière de soluté :
-
la quantité de matière
de soluté présente dans la solution mère :
-
nm =
Cm .
Vm (1)
-
la quantité de matière
de soluté présente dans la solution fille :
-
nf =
Cf .
Vf (2)
-
Or nm
= nf
-
Cm .
Vm
= Cf .
Vf (3)
-
Volume de solution mère à prélever :
-
-
Matériel de précision :
-
Fiole jaugée de 100.0 mL et pipette
jaugée de 25 mL munie de sa propipette.
-
Produits : Flacon de solution mère,
pissette d’eau distillée,
-
Verrerie : Bécher de 100 mL,
« entonnoir » ?
-
Protocole :
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3)- Exercice 18 page 26 : Compléter des relations :
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On souhaite préparer une solution fille par dilution d’une
solution mère. On note :
-
Cmère :
Concentration en soluté de la solution mère.
-
Cfille :
Concentration en soluté de la solution fille.
-
Vmère : Volume
de la solution mère prélevé.
-
Vfille :
Volume de la solution fille.
-
nmère :
Quantité de matière de soluté contenue dans le prélèvement de
solution mère.
-
nfille :
Quantité de matière de soluté présente dans la solution fille. Recopier, puis compléter, les relations ci-dessous à l’aide des signes : < ; > ; = :
|
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Compléter des relations :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère et dans la solution fille.
-
Il y a conservation de la quantité de
matière de soluté .
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4)- Exercice 19 page 26 : Calculer la concentration d’une solution fille :
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Calculer la concentration d’une solution fille : Une solution aqueuse a été préparée en diluant une solution en diiode C = 0,10 mol . L–1 selon les étapes
schématisées ci-dessous. 1.
Calculer le facteur F de dilution. 2.
En déduire la concentration C’ en
diiode de la solution diluée.
|
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Calculer la concentration d’une solution
fille :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
-
Comme V = 10,0 mL et V’ = 250,0 mL
-
On en déduit la valeur du facteur de
dilution :
-
-
À partir du facteur
F de dilution :
-
-
À partir des quantités de matière :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère
et dans la solution fille.
-
Il y a conservation de la quantité de
matière de soluté .
-
n =
n’
-
C . V = C’ . V’
-
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5)- Exercice 20 page 26 : Exploiter les résultats d’un dosage :
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Exploiter les résultats d’un dosage : Un spectrophotomètre, réglé sur la longueur d’onde λ = 640
nm, permet de mesurer l’absorbance A de différentes
concentrations C en bleu patenté. Tableau des valeurs :
Dans les mêmes conditions, une solution S pour bain de bouche, contenant le colorant bleu patenté comme seule espèce colorée, a une absorbance : AS = 0,126. 1.
Tracer la courbe d’étalonnage. 2.
Déterminer
la concentration en quantité de matière C de bleu patenté de
la solution S. |
|
Exploiter les résultats d’un dosage : Tableau des valeurs :
Donnée :
-
Absorbance de la solution S pour
bain de bouche, contenant le colorant bleu patenté
-
AS = 0,126. 1.
Courbe d’étalonnage.
-
La courbe d’étalonnage est une
portion de droite qui passe par l’origine.
-
Dans le domaine étudié, l’absorbance
de la solution est proportionnelle à la concentration en bleu
patenté de la solution :
-
A =
k .
C 2.
Concentration
en quantité de matière C de bleu patenté de la solution S.
-
Méthode 1 :
-
Exploitation avec la courbe
d’étalonnage :
-
On repère le point d’ordonnée AS
= 0,126
-
Puis on recherche l’antécédent de
AS = 0,126
-
C ≈ 7,8 × 10 ̶
6 mol . L ̶
1
-
Méthode 2 : (Pour
vérifier)
-
On peut faire effectuer une étude
statistique à Excel pour déterminer l’équation de la portion de
droite tracée.
-
On demande à Excel de tracer la
courbe de tendance.
-
On choisit comme modèle « linéaire »
-
Puis : « Autres options »
-
On coche : « Afficher l’équation sur
le graphique »,
-
puis « Afficher le coefficient de
détermination (R²) sur le graphique »
-
On obtient l’affichage suivant :
-
Traduction :
-
Équation donnée par Excel :
y = 0,0163
x – 0,0014
-
Coefficient de détermination :
R² = 0,9994.
-
Or :
y ↔
A et
x ↔ C
-
On peut écrire :
A ≈ 0,0163 × 106 C
-
D’autre part
R² = 0,9994 ≈ 1
-
Il y a bien dépendance linéaire entre
A et
C.
-
Ainsi pour AS =
0,126
-
On peut en déduire la valeur de la
concentration C :
-
- Cette valeur est bien en accord avec celle trouvée précédemment (C ≈ 7,8 × 10 ̶
6 mol . L ̶
1)
-
Méthode 3 :
-
Comme la relation est du type :
A =
k .
C
-
On peut déterminer la valeur
k du coefficient
directeur de la droite tracée :
-
-
De la relation :
A = k .
C
-
On tire :
-
-
Ce résultat est bien en accord avec
les résultats précédents. - Le bleu patenté :
-
Il
existe sous 2 formes de sel, le sel de sodium et de calcium.
- Il
est soluble dans l’eau et l’éthanol
- Additif alimentaire :
E131 : on le
trouve dans certaines boissons alcoolisées et dans certains bonbons.
-
Formule brute : (C27H31N2O7S2)Na
ou (C27H31N2O7S2)2Ca
-
Formule semi-développée :
-
Formule topologique :
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6)- Exercice 22 page 27 : Étudier une limite d’un dosage spectrophotométrique :
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Étudier une limite d’un dosage spectrophotométrique : La courbe ci-dessous représente l’absorbance A d’une
solution en fonction de sa concentration C en diiode.
-
Représentation graphique :
1.
Choisir, en justifiant, la longueur d’onde
adaptée pour tracer la courbe d’étalonnage parmi :
-
Solution de diiode :
-
Cercle chromatique :
2.
Pour quel domaine de concentrations cette
courbe est-elle en accord avec la loi de
Beer-Lambert ? Justifier. |
|
Étudier une limite d’un dosage spectrophotométrique : 1.
Choix de la longueur d’onde adaptée pour
tracer la courbe d’étalonnage
-
On connaît la couleur de la solution
aqueuse de diiode :
-
Solution de couleur brun-orangé.
-
La couleur de la solution est la
couleur complémentaire, opposée dans le cercle chromatique
-
En conséquence la solution aqueuse de
diiode absorbe principalement dans le bleu-clair et le cyan. - Pour réaliser les mesures d’absorbance, le spectrophotomètre est généralement réglé sur la longueur d’onde λmax
correspondant au maximum
d’absorption du spectre de la solution étudiée.
-
À cette longueur d’onde, la valeur de
l’absorbance étant la plus grande, l’incertitude sur la mesure est la plus petite.
-
La longueur d’onde adaptée pour
tracer la courbe d’étalonnage parmi celles proposées est :
2.
Domaine de
concentrations en accord avec la loi de Beer-Lambert.
-
Les quatre premiers points sont
sensiblement alignés.
-
On peut tracer la portion de droite
moyenne.
-
Pour les solutions suffisamment
diluées, l’absorbance A
est proportionnelle à la concentration de la solution de diiode.
-
À partir du graphe, on peut dire que
pour 0,0 mmol . L–1 ≤ C ≤ 2,3 mmol .
L–1
-
La courbe est en accord avec la loi
de Beer-Lambert.
-
Pour
C > 2,3 mmol . L–1,
la courbe n’est plus en accord avec la loi de Beer-Lambert.
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7)-Exercice 25 page 28 : Capsules de caféine :
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Capsules de caféine :
Certains sportifs utilisent des gélules de caféine comme stimulant pour améliorer leurs performances physiques. 1.
Déterminer la masse molaire M de la
caféine. 2. Un sportif ingère une masse de m = 380 mg de caféine avant une activité physique. Déterminer la quantité de matière n de caféine correspondante. 3.
Évaluer le nombre de tasses de café expresso
que ce sportif aurait dû boire avant l’épreuve
pour absorber la même quantité de caféine.
-
Données :
-
Formule chimique de la caféine : C8H10N4O2. - Quantité approximative de caféine dans une tasse de café expresso : n’ = 0,40 mmol. |
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Capsules de caféine : 1.
Masse molaire M de la caféine.
-
Formule brute de la caféine : C8H10N4O2.
-
M = 8
M (C) + 10 M (H)
+ 4 M (N) + 2
M (O)
-
M = 8
× 12,0 + 10
× 1,01 + 4 × 14,0
+ 2
× 16,0
-
M ≈ 194 g . mol–1 2.
Quantité de matière n de caféine
correspondante.
-
3.
Nombre
N de tasses de café expresso que ce sportif aurait dû boire avant l’épreuve
pour absorber la même quantité de caféine.
-
-
Formule semi-développée de la
caféine :
-
Formule topologique de la caféine :
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8)- Exercice 27 page 28 : Glycémie à jeun :
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Glycémie à jeun :
La concentration en glucose (C6H12O6)
dans le sang, appelée glycémie, permet de diagnostiquer le diabète. Une glycémie est considérée comme normale si
elle est comprise entre 3,5 et 6,1 mmol . L–1 à jeun. Une personne est diabétique si la valeur de sa
glycémie est supérieure à 7,0 mmol . L–1 à jeun. 1.
Calculer la masse molaire du glucose. 2.
L’analyse de sang d’un patient indique une
glycémie à jeun de 0,96 g. L–1. Ce patient est-il
diabétique ? |
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Glycémie à jeun : 1.
Masse molaire M du glucose.
-
Formule brute du glucose :
C6H12O6.
-
M = 6
M (C) + 12 M (H)
+ 6 M (O)
-
M = 6
× 12,0 + 12
× 1,01 + 6 × 16,0
-
M ≈ 180 g . mol–1 2.
Glycémie à jeun en mmol. L–1.
-
Donnée :
-
On donne la concentration en masse
t en glucose du patient.
-
On va en déduire la concentration en
quantité de matière C
pour pouvoir analyser cette valeur.
-
Relation :
-
-
C < 7,0 mmol . L–1
à jeun.
-
Ce patient n’est pas diabétique. 3,5 mmol . L–1
≤ C ≤
6,1 mmol . L–1
-
Le patient est considéré comme
normal. - Le glucose est un sucre simple, c’est un monosaccharide. - C’est la principale source d’énergie de l’organisme. - Son taux dans
le sang est régulé. -
Une glycémie est considérée comme normale si elle est
comprise entre 3,5 et 6,1 mmol
. L–1 à jeun. -
Une personne est diabétique si la valeur de sa
glycémie est supérieure à 7,0 mmol . L–1
à jeun.
-
Le glucose :
2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal
-
Formule brute :
C6H12O6.
-
Formule semi-développée :
-
Formule topologique :
- Un isomère du glucose : - Isomère cyclique : - Nom : 6-(hydroxymethyl)oxane-2,3,4,5-tetrol
-
Formule brute :
C6H12O6
-
Formule semi-développée :
-
Formule topologique :
- L'oxépane : - Formule brute : C6H12O - Formule semi-développée :
- L'oxépane est un composé organique (éther-oxyde) du groupe des hétérocycles saturés. - Il consiste en un cycle à sept atomes dont l'un est un atome d'oxygène.
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9)- Exercice 30 page 29 : Solution commerciale d’éosine :
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Solution commerciale d’éosine :
L’éosine est utilisée comme solution asséchante. Un flacon contient une solution S de concentration en éosine CS = 6,0 × 10–2 mol . L–1. Pour préparer cette solution S, on dispose d’une solution
S0 de concentration C0 = 0,24 mol . L–1 en
éosine qu’il faut diluer. 1. Calculer le volume V0 de solution S0 à prélever pour préparer VS = 100,0 mL
de solution S. 2.
Rédiger le protocole de la dilution en
précisant la verrerie à utiliser. |
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Solution commerciale d’éosine : 1.
Volume V0 de solution S0
à prélever pour préparer VS = 100,0 mL de solution
S.
-
On effectue une dilution :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère
et dans la solution fille.
-
Il y a conservation de la quantité de
matière de soluté .
-
n0 =
nS
-
C0 .
V0 = CS .
VS
-
Volume
V0
de solution
S0 à prélever :
-
2.
Protocole de la dilution et la verrerie à
utiliser.
-
Étape 1 : Verser environ 50 mL de
solution S0
dans un bécher de 100 mL. - Étape 2 : On prélève 25,0 mL de la solution S0. On utilise une pipette jaugée de 25,0 mL munie de sa propipette.
-
Étape 3 : On verse les 25,0 mL de
solution dans une fiole jaugée de 100,0 mL.
-
Étape 4 : On ajoute de l’eau
distillée aux ¾ de la graduation et on mélange pour homogénéiser.
-
Étape 5 : On complète avec une
pissette d’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
-
Étape 6 : On agite pour
homogénéiser : La solution est prête.
-
L’éosine est un colorant de couleur
orange-rosé aux propriétés asséchantes et désinfectantes.
-
L’éosine de couleur rouge est
l’éosine B (Rouge
impérial) de formule brute :
-
(C20H6O9N2Br2)Na2 :
-
2-(4,5-dibromo-2,7-dinitro-6-oxido-3-oxo-3H-xanthen-9-yl)benzoate
de sodium
-
Formule semi-développée :
-
Formule topologique :
-
L’éosine
de couleur jaune-orangé est l’éosine
Y (acide
tétrabromofluorescéique).
-
Formule
brute : C20H6Br4Na2O5
-
Masse
molaire : M = 692 g .
mol–1.
-
2-(2,4,5,7-tetrabromo-6-oxido-3-oxo-3H-xanthen-9-yl)benzoate
de sodium
-
Formule
semi-développée :
-
Formule
topologique :
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10)- Exercice 31 page 29 : Dilution d’un berlingot d’eau de Javel :
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Dilution d’un berlingot d’eau de Javel :
L’eau de Javel est une solution aqueuse contenant, entre autres
des ions hypochlorite CℓO–. Elle peut être commercialisé en bouteille et en « berlingot ». La notice d’un « berlingot » contenant 250 mL d’eau de Javel indique : « verser le contenu du berlingot dans une bouteille d’un litre
vide et compléter à l’eau froide ». 1.
Calculer la concentration en quantité de
matière des ions hypochlorite dans la solution préparée. 2.
Comparer cette concentration à celle des
ions hypochlorite contenus dans une bouteille commerciale
d’eau de Javel. 3. Pour utiliser de l’eau de Javel en bouteille lors d’une synthèse, elle doit être diluée 20 fois. Décrire le protocole expérimental permettant d’en préparer un volume VS
= 50,0 mL.
-
Données :
-
Concentration en ions hypochlorite :
-
0,46 mol . L–1 dans un
berlingot ;
-
0,11 mol . L–1 dans une
bouteille commerciale. |
|
Dilution d’un berlingot d’eau de Javel : 1.
Concentration C1 en
quantité de matière des ions hypochlorite dans la solution préparée.
-
On effectue une dilution :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère et dans
la solution fille.
-
Il y a conservation de la quantité de
matière de soluté .
-
n0 =
n1
-
C0 .
V0 = C1 .
V1
-
Valeur de la concentration
C1 :
-
2.
Comparaison des concentrations :
-
Solution commerciale :
CCom = 0,11 mol . L–1
-
Solution préparée :
C1 ≈ 0,12 mol
. L–1
-
CCom est du
même ordre de grandeur que C1.
-
CCom ≈
C1. 3.
Protocole expérimental permettant de
préparer un volume VS = 50,0 mL.
-
On doit diluer 20 fois une solution
commerciale en bouteille de concentration :
-
CCom = 0,11
mol . L–1
-
On effectue une dilution :
-
Visualisation de la situation de
dilution :
-
La quantité de matière de soluté
est la même dans la solution mère et dans
la solution fille.
-
n =
nS
-
C .
V = CS
. VS
-
On peut utiliser le facteur de
dilution :
-
-
Volume de la solution commerciale en
bouteille nécessaire :
-
-
Étape 1 : Verser environ 20 mL de
solution S0
dans un bécher de 50 mL.
-
Étape 2 : On prélève 5,0 mL de la
solution S0.
On utilise une pipette graduée
de 5,0 mL munie de sa propipette.
-
Étape 3 : On verse les 2,5 mL de
solution dans une fiole jaugée de 50,0 mL.
-
Étape 4 : On ajoute de l’eau
distillée aux ¾ de la graduation et
on mélange pour homogénéiser.
-
Étape 5 : On complète avec une
pissette d’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
-
Étape 6 : On agite pour
homogénéiser : La solution est prête.
|
|
-
L’eau de Javel :
-
Eau de Javel en « berlingot ».
-
Les indications du fabricant sur le
berlingot sont les suivantes :
-
Volume : 250 mL ;
-
Degré chlorométrique : 48 ° ; ou Chlore
actif
-
Composition :
-
Solution aqueuse d’hypochlorite de sodium
( Na+ (aq) + ClO –
(aq)) et de chlorure de sodium ;
-
L’eau de Javel est obtenue par réaction
entre le dichlore est la soude : Cl2
(g)
+ 2{Na+ (aq) + OH– (aq)} → 2 Na+
(aq) + Cl–
(aq) +
ClO–
(aq)
+ H2O (ℓ) - L’eau de Javel est une solution aqueuse contenant des ions ClO–, Na+ et Cl– en milieu basique. - L’ion hypochlorite ClO– confère à la solution un
caractère oxydant mais cet ion possède aussi les caractères d’une base. - C’est un désinfectant, un décolorant mais non un détergent.
-
Décomposition de l’eau de Javel :
-
L’eau de Javel se décompose lentement
selon la réaction d’oxydoréduction suivante :
-
Le
degré chlorométrique :
-
Le degré chlorométrique représente le
nombre de litres de dichlore gazeux
que peut libérer un litre d’eau de Javel dans les conditions où le volume molaire est
V0 = 22,4 L / mol.
-
Un litre d’eau de Javel réagit selon la
réaction d’équation :
-
La réaction chimique considérée est la
suivante : ClO–
(aq)
+ Cl –
(aq) +
2 H+ (aq)
→ Cl2
(g) + H2O (ℓ)
-
Une solution à 1° chlorométrique (1°chl)
libère 1 L de dichlore gazeux (CNTP) par litre de solution, soit 44,64 mmol de dichlore gazeux.
-
Cette unité a été abandonnée en 2001.
-
Les eaux de javel françaises sont
exprimées maintenant en % de chlore actif.
-
Le
chlore actif :
-
Le
pourcentage de chlore actif correspond à la masse , exprimée en gramme
de dichlore Cl2 (g),
nécessaire pour préparer 100 g de solution,
selon l'équation bilan : Cl2 (g) + 2HO–
(aq) → ClO– (aq) +
Cl –
(aq)
+ H2O (ℓ).
-
L’élément chlore est présent dans l’ion
hypochlorite
ClO– (aq)
et ion
chlorure
Cl
– (aq). - L'expression chlore actif désigne le chlore de l'ion l'hypochlorite ClO– (aq) qui est effectivement actif,
mais aussi le chlore inactif comme oxydant, présent sous forme d'ions chlorure Cl–
(aq).
-
L'expression chlore actif est, malgré son
utilisation généralisée en Europe, impropre.
-
Les
chimistes préfèrent utiliser l'expression "chlore disponible".
-
Règles de sécurité :
-
L’eau de Javel concentrée vendue en
berlingot est une espèce chimique dangereuse qui provoque des brûlures
lors du contact avec la peau.
- Pictogrammes :
-
Les espèces chimiques nocives ou
irritantes provoquent une gêne provisoire (exemple : ammoniac). Il faut porter les
gants et les lunettes et travailler dans un endroit ventilé.
-
Les dangers de l’eau de Javel :
-
L’eau de Javel réagit avec un produit
détartrant (comme l’acide chlorhydrique)
en formant un gaz : le dichlore ClO–
(aq)
+ Cl –
(aq) +
2 H+ (aq)
→ Cl2
(g) + H2O (ℓ)
-
Le dichlore est un gaz toxique qu’il faut
absolument éviter de respirer.
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11)- Exercice 36 page 31 : L’eau oxygénée :
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L’eau oxygénée : Un technicien trouve, dans une bouteille de volume V = 1,0 L d’eau oxygénée dont la concentration en quantité de matière C (H2O2)
de peroxyde d’hydrogène n’est pas indiquée. Il souhaite doser cette solution S0. Le peroxyde d’hydrogène est incolore mais réagit avec les ions
iodate IO3– pour former du diiode I2, seule espèce colorée
présente dans le milieu. La couleur de la solution S ainsi obtenue est alors
jaune-brun. L’équation de la réaction est la suivante : 5 H2O2
(aq) + 2
IO3– (aq) + 2
H+ (aq) → I2 (aq)
+ 5 O2
(g) +
6 H2O (ℓ) A.
Protocole et résultats du dosage. - On prépare, à partir d’une solution de concentration en diiode C = 1,0 × 10–2 mol . L–1, quatre solutions filles.
- On mesure l’absorbance A de
chaque solution :
-
Tableau de valeurs :
-
La solution S’, obtenue par
dilution d’un facteur 100 de la solution S, a pour
absorbance :
-
AS = 0,67 B.
Le peroxyde d’hydrogène se décompose suivant
la réaction d’équation : 2 H2O2
(aq)
→ 2 H2O
(ℓ) + O2
(g) Les solutions d’eau oxygénée sont vendues à 110 volumes ou
30 volumes par exemple. Une eau oxygénée à x volumes est une solution qui
libère x litres de dioxygène au cours de cette réaction (à
T = 0 ° C et à P = 1013 hPa). On considère que la quantité initiale de peroxyde d’hydrogène
H2O2
et la quantité de dioxygène O2
(g) sont
liées par : n (H2O2)
= 2 × n (O2) 1.
Parmi les deux longueurs d’onde, 440 nm et
660 nm, laquelle doit-on privilégier pour effectuer les mesures
d’absorbance ? 2.
Tracer la courbe d’étalonnage A =
f (C). 3.
En déduire la valeur de la concentration
C’ (I2) en diiode dans la solution S’
puis la concentration C (I2)
dans la solution S. 4.
La concentration C (H2O2)
en peroxyde d’hydrogène dans la solution S0 et la
concentration en diiode dans la
solution S sont liées par la relation suivante :
-
C
(H2O2)
= 5 × C (I2)
-
Calculer C (H2O2). 5.
Calculer le titre en volumes que le
technicien doit écrire sur l’étiquette de la bouteille.
-
Données :
-
Volume molaire d’un gaz à 0° C et
1013 hPa :
-
Vm = 22,4 L . mol–1.
-
Cercle chromatique :
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L’eau oxygénée : 1.
Choix de la longueur d’onde :
-
La couleur de la solution S
ainsi obtenue est alors jaune-brun.
-
Elle absorbe dans le bleu (couleur
complémentaire du jaune-brun)
- La longueur d’onde la mieux adaptée pour la mesure de l’absorbance est : - λ = 440 nm. 2.
Courbe d’étalonnage A = f (C).
-
Les points sont sensiblement alignés.
-
La droite moyenne passe par
l’origine.
-
L’absorbance A est
proportionnelle à la concentration en diiode de la solution.
-
A = k . C
-
Le traitement statistique effectué
par Excel donne l’équation de la droite tracée.
- D’autre
part R² = 0,9993 ≈ 1 - Il
y a bien dépendance linéaire entre A et C.
- A ≈ 0,1708 . C (mmol .
L–1)
- A ≈ 0,1708 × 103
C
-
Ne pas oublier que l’unité de
concentration est le mmol . L–1 3.
Valeur de la concentration C’ (I2)
en diiode dans la solution S’ puis la concentration C (I2)
dans la solution S.
-
Concentration
C’ (I2) en
diiode dans la solution S’
-
Il existe plusieurs méthodes pour
déterminer la valeur de la concentration en diiode à partir de l’absorbance
A de la solution :
-
Dans le cas présent, on va utiliser
l’équation de la droite donnée par Excel :
-
Ainsi pour
AS = 0,67
-
On peut en déduire la valeur de la
concentration
C’ (I2) :
-
-
La solution S’ est obtenue par
dilution d’un facteur 100 de la solution S.
-
Concentration
C (I2) dans la
solution S :
-
C (I2)
= 100 C’ (I2)
-
C (I2)
≈ 100 ×3,9 × 10–3
-
C (I2)
≈ 0,39 mol . L–1 4.
Valeur de la concentration C (H2O2)
en peroxyde d’hydrogène dans la solution S0
-
La concentration C (H2O2)
en peroxyde d’hydrogène dans la solution S0 et la concentration en diiode dans la solution S sont liées
par la relation suivante :
-
C (H2O2)
= 5 × C (I2)
-
Cette relation provient de l’équation
chimique donnée dans l’énoncé :
5 H2O2
(aq) + 2
IO3– (aq) + 2
H+ (aq) → I2 (aq)
+ 5 O2
(g) +
6 H2O (ℓ)
-
Ne considérons que les espèces
chimiques :
H2O2
(aq) et
I2 (aq).
-
Relation entre les quantités de
matière :
-
-
Comme le mélange réactionnel a un
volume V, la relation
reste valable pour les concentrations :
-
-
Valeur de la concentration
C (H2O2) :
-
C (H2O2)
= 5 × C (I2)
-
C (H2O2)
≈ 5 × 0,39
-
C (H2O2)
≈ 1,95 mol . L–1
-
C (H2O2)
≈ 2,0 mol . L–1 5.
Titre en volumes que le technicien doit
écrire sur l’étiquette de la bouteille.
-
Bouteille de volume
V = 1,0 L d’eau oxygénée :
-
Une eau oxygénée à x
volumes est une solution qui libère x litres de dioxygène au cours de cette réaction (à
T = 0 ° C et à
P = 1013 hPa).
-
On considère que la quantité
initiale de peroxyde d’hydrogène
H2O2
et la quantité de dioxygène
O2 (g) sont
liées par : n (H2O2)
= 2 × n (O2)
-
Cette relation découle de la réaction
chimique suivante :
-
Équation de la réaction :
2 H2O2
(aq)
→ 2 H2O
(ℓ) +
O2
(g)
-
La concentration de la
solution S0 en
peroxyde d’hydrogène
H2O2 :
-
C (H2O2)
≈ 2,0 mol . L–1
-
Dans 1,0 L de solution
S0, il y a :
-
n (H2O2)
= 2,0 mol
-
Cette quantité de matière de peroxyde
de d’hydrogène peut libérer : 1,0 mol de dioxygène.
-
n (O2)
= ½ n (H2O2)
≈ ½ × 2,0
-
n (O2)
= 1,0 mol
-
Volume de dioxygène correspondant :
-
V (O2)
= n (O2)
. Vm
-
V (O2)
≈ 1,0 × 22,4
-
V (O2)
≈ 22,4 L
-
V (O2)
≈ 22 L
-
Étiquette de la bouteille : Eau
oxygénée à 22 volumes.
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